GIS局放超高频在线监测系统研制

利用超高频微带贴片天线传感器和超高频滤波放大器,实现了局部放电信号的采集、提取、调理和传输.采用LabVIEW图形化语言的虚拟仪器技术实现了对气体绝缘组合电器(GIS)设备局部放电信号的定时循环检测、信号处理、数据分析、缺陷类型模式识别、监测数据查询和绝缘状况初步评估等功能.该系统已在重庆市某220 kV级GIS变电站成功运行,试验运行结果表明,采用虚拟仪器技术的GIS局部放电超高频在线检测系统能实现GIS局部放电超高频检测.     

高压电缆附件局部放电超高频检测与分析

随着时代经济的快速发展以及社会的进步,高压电缆附件局部放电超高频的检测不仅仅局限于对常规电力电缆的检测技术的使用,同时为了使得电力电缆日常工作能够正常运行,越来越多的新技术广泛应用于高压电缆附件局部放电超高频的检测中。本文主要对高压电缆局部放电检测的目的和意义作了主要的说明,进而分析了高压电缆附件局部放电的基本原理以及产生的原因,进而阐述了高压电缆附件局部放电超高频检测的方法和系统设计,最后分析了影响高压电缆附件局部放电超高检测的因素。     

外部传感器超高频GIS局部放电检测技术

针对GIS同轴结构中局部放电脉冲所激发电磁波的宽频带特征，设计出一种新型局部放电超高频检测非频变超宽带天线，用无限巴伦实现天线和传输线之间的阻抗匹配．由超宽带天线、宽带放大器、数字存储示波器和计算机组成外部传感器超高频局部放电检测系统，利用该系统对所建立的GIS固定微粒局部放电模型进行检测，并对局部放电源进行定位，实验结果表明，设计的天线满足GIS局部放电超高频检测要求，建立的系统可以方便地实现GIS局部放电检测和局部放电源的定位。     

检测电缆附件局部放电内置传感器的特性分析

针对高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylen,XLPE)电缆的结构及其附件内部易出现绝缘缺陷而导致放电的特点,基于电容耦合原理研制出用于电缆附件局部放电(partialdischarge,PD)信号检测的宽频带电容型内置传感器,通过建立传感器特性分析的电路模型,全面分析了影响传感器性能的各个因素,对其响应的频率特性进行了实测,并在实验室110 kV XLPE电缆PD试验平台上对电缆接头内部沿固体复合介质表面产生的放电进行试验研究。测试结果表明:研制的内置电容型传感器频率响应特性优异,能传感纳秒级暂态脉冲信号,其有效频带达500 MHz,可以用于XLPE电缆及附件PD超高频(Ultra-high frequency,UHF)信号的检测。     

气体绝缘组合电器局部放电的超高频检测

为了有效抑制气体绝缘组合电器GIS局部放电中出现的低频段干扰,在理论上分析了超高频检测GIS局部放电可行性的情况下,进一步研究了GIS局部放电超高频传感器、模拟无源滤波器以及相应的宽带和窄带检测方法.在实验室GIS模拟装置中,运用研制的内置圆环传感器检测系统进行超高频法检测.实验结果表明该检测系统可有效地避开空间的电晕及周期性脉冲干扰信号等低频段干扰.同时,窄带检测法能够避开超高频微波干扰信号,是一种有效的局部放电检测方法.     

变压器现场超高频局部放电信号的时域特征分析

对安装在同一台变压器上的两个超高频天线传感器连续采集的电磁波信号进行时间差和累积能量比分析,采用高斯函数对电磁波时域信号进行拟合,并通过拟合曲线相似度归纳了现场超高频信号的特征拟合曲线.分析表明,时间差与累积能量比的关系可以用来判断安装在不同位置的传感器同时采集的变压器局部放电电磁波信号是否来自同一个放电源;两个传感器同时采集到的来自同一放电源的电磁波应具有较高的相似度,有助于更准确地判断电磁波是否来自同一放电源;时域拟合波形能够去除由于微小干扰导致的波形差异,能够判断变压器局部放电类型,从而可以通过超高频局部放电电磁波信号对变压器实施局部放电故障诊断.     

用于非接触式局部放电检测的盘锥天线的研制

为实现非接触检测一定范围内电气设备局部放电(PD),研究并设计了宽频带、高增益和水平面(H面)全向性的超高频(UHF)天线作为PD信号检测传感器.通过分析盘锥天线的辐射特性和特性阻抗,确定其设计为UHF信号接收天线具有优势,再通过仿真计算,对天线结构进行了优化,据此制作出离散化加工的盘锥天线,该天线频带为200 MHz～2 GHz以上,平均增益4 dB以上,达到设计要求,在对较远距离外模拟放电信号和变电站实际放电信号的接收试验中表现出良好的UHF信号接收能力.基于该天线可以开发出固定式或车载式PD监测系统,该系统可以监测整个变电站设备PD情况并且其工作不同设备发生接触.     

用于油中局部放电定位的超声相控接收阵传感器的研究

基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法,研制了16×16阵元的相控超声波接收平面阵传感器.使用相控阵理论对该传感器的特性进行了理论分析,模拟实验表明,在变压器中能接收到局部放电产生的超声波频带内,阵元的接收性能是良好的.以触发压电超声波源的电脉冲信号作为时间基准,对单一的和2个同时发射的、用以模拟油中局部放电的压电超声波源进行了定位实验.结果表明,利用该传感器对压电源的定位在传感器正法线处的系统误差小于2%,且能在一次检测中实现多超声波源的定位,故该传感器可以用于变压器中局部放电的定位.     

检测GIS局放的Hilbert分形天线及便携式监测系统

根据超高频分形天线设计的原理,采用平行传输线的电感等效方法分析了Hilbert分形天线阻抗特性,设计出了应用于检测气体绝缘组合电器(gas insulated substation,GIS)局部放电的3阶Hilbert分形天线;采用Hilbert分形天线和微带天线,对金属突出物缺陷产生的局部放电进行了测量,实测结果表明,该天线特性良好,可用于GIS局部放电在线监测;应用Hilbert分形天线和LabVIEW建立了便携式GIS局部放电在线检测及定位系统,进行的局部放电源定位精度满足现场定位要求.     

基于特高频和超声波联合GIS局部放电定位方法研究

本文根据分析超声波定位法和特高频定位法在GIS局部放电研究中的优缺点,采用了超声波和特高频的联合定位的方法进行GIS设备局部放电定位研究。据此,该课题研制了超高频-超声阵列传感器,建立了声电定位方法系统,进行了相应的实际定位研究。经现场研究表明,该方法能有效的排除现场各类信号干扰,实现运行中的GIS设备局部放电检测,提高了高压配电设备的运行检修效率。     

基于等角螺旋天线的GIS局部放电在线检测研究

对GIS局部放电的产生进行了分析,介绍了GIS局部放电的几种检测方法。着重论述了GIS特高频检测法和平面等角螺旋天线,探讨了如何使用特高频局部放电传感器进行现场测试。     

GIS超高频局部放电在线监测技术应用研究

超高频(UHF)局部放电检测技术是目前国际上对气体绝缘全封闭组合电器(GIS)类设备普遍采用的状态监测技术,具有灵敏度高、抗干扰性好等特点。本文介绍了一个基于超高频局放检测技术的GIS设备在线监测系统,其中运用UHF传感器捕捉GIS内部局部放电信号,经过在线监测系统对捕捉信号进行信号采集、检测、运算和分类,结合人工智能专家判别系统,来分析GIS设备状态与故障特征。实际现场应用结果表明了该系统的有效性。     

UHF局部放电信号包络检波电路设计与实现

气体绝缘组合电器局部放电产生的特高频信号频率大多分布在300 MHz～1.5 GHz,直接对特高频原始信号进行采样和分析,要求系统必须具备较高的采样率,导致需要处理传输的数据量巨大,成本高昂,工程应用困难.而气体绝缘组合电器局部放电产生的特高频信号的包络波形同样携带着大量的放电缺陷特征信息,对提取的包络波形进行采样处理,一方面可以大大降低对系统采样率的要求,另一方面也保留了局部放电缺陷大部分的特征信息.根据气体绝缘组合电器局部放电产生的特高频信号特性,设计实现了一种适用于气体绝缘组合电器局部放电产生的特高频信号的包络提取检波电路,实测结果表明,该检波电路响应速度快、惰性失真小,提取的包络波形与特高频原始信号的轮廓基本一致,较好地保留了气体绝缘组合电器局部放电所携带的特征信息.     

基于特高频无线传感器和模式识别算法的局部放电定位法

对电力设备局部放电的检测与定位是保障电力系统安全稳定运行的重要手段之一。现有局部放电定位法主要是基于特高频传感器技术和时差法进行的,高的采样率和同步精度,使得其硬件成本巨大、实现困难,且容易受现场环境影响。提出了基于特高频无线传感器和模式识别算法的局部放电定位法,该方法硬件要求低,易于实现,且具有良好的环境适应性。首先通过现场测量,建立待检测区域局部放电信号强度与放电坐标的特征信息库。当有局部放电发生时,将此时传感器测量到的特征信息输入已建好的信息库中进行模式识别,从而得到定位结果。现场试验结果表明,提出的新型局部放电定位算法的平均定位误差为0.58 m,80.8%的定位误差小于1 m,从而验证了算法的有效性,具有较好的推广应用价值。     

高压交联聚乙烯电缆附件局部放电特性分析

构建了110 kV电缆中间接头内部4种典型绝缘缺陷物理模型,通过建立电缆附件局部放电(partial discharge,PD)试验研究平台,获取不同绝缘缺陷模型下的放电数据,并构造了三维放电图谱,分析了单次脉冲的时频域特征及放电统计特性.试验结果显示,在起始放电阶段各缺陷下的放电脉冲波形比较稳定,时频特性有明显差异,其随机性主要表现为脉冲峰值的波动,而放电区间、放电重复率等统计特征也有很大不同,这些特征可用作放电类型识别的依据.     

基于电缆频率特性及信号脉冲宽度的电缆局部放电在线定位方法

为减小电力电缆局部放电定位过程中噪声及反射脉冲的干扰,实现局放源的在线定位,提出了基于频率特性及信号脉冲宽度的电缆局部放电定位方法。该方法通过模拟局放脉冲信号在电缆中的传播,分析了局部放电脉冲信号在电缆中的传播特性,推导出考虑频率特性的脉宽变化函数关系式,最后结合实测的脉宽与传输距离的拟合曲线,通过迭代计算获取准确的故障位置。利用PSCAD/EMTDC搭建电缆模型,在不同故障距离下的对该方法进行仿真验证,并与小波变换的定位结果进行比较,结果表明其定位误差低于0.6%,说明该方法具有较高的准确性与实用性。     

基于UHF技术的风电场油浸式主变压器局部放电监测与分析

为了避开风电场主变压器局部放电在线监测中存在的多种形式噪声干扰,引入了基于UHF技术的风电场油浸式变压器局部放电监测与分析方法,设计了UHF局部放电传感器及配套的硬件降频电路,仿真验证了传感器及降频电路的有效性,建立了风电场主变压器超高频局部放电监测与分析模型,研制了硬件构建方案及软件的功能框架,并利用现场实测信号对该方法进行验证.工业实践证明,UHF技术能达到避开风电场现场电磁干扰、可靠获取真实局部放电脉冲、有效诊断变压器内部故障的目的.